Java基礎教程之類型轉換與多態

2019-11-26 15:26:24

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供稿：網友

我們之前使用類創造新的類型(type)，并使用繼承來便利我們創建類的過程。我將在這一講中深入類型，并介紹多態(polymorphism)的概念。

類型檢查

Java的任意變量和引用經過類型聲明(type declaration)，才能使用。我們之前見過對象數據、類數據、方法參數、方法返回值以及方法內部的自動變量，它們都需要聲明其類型。Java是一種強類型(strongly typing)語言，它會對類型進行檢查。如果我們錯誤的使用類型，將造成錯誤。

類型不符，賣萌無效

比如在下面的Test類中，我們將一個Cup類對象賦予給aPerson類引用:

public class Test{  public static void main(String[] args)  {    Human aPerson;          aPerson = new Cup();     }}class Human{    /**   * constructor   */  public Human(int h)  {    this.height = h;  }  /**   * accessor   */  public int getHeight()  {    return this.height;  }  /**   * mutator   */  public void growHeight(int h)  {    this.height = this.height + h;  }  private int height;}class Cup {  public void addWater(int w)   {    this.water = this.water + w;  }  public void drinkWater(int w)  {    this.water = this.water - w;  }  private int water = 0;}

javac將返回:

found  : Cuprequired: Human        aPerson = new Cup();                    ^1 error

基本類型轉換

Java可以對基本類型的變量進行類型轉換。不同的基本類型有不同的長度和存儲范圍。如果我們從一個高精度類型轉換到低精度類型，比如從float轉換到int，那么我們有可能會損失信息。這樣的轉換叫做收縮變換(narrowing conversion)。這種情況下，我們需要顯示的聲明類型轉換，比如:

public class Test{  public static void main(String[] args)  {    int a;    a = (int) 1.23; // narrowing conversion    System.out.println(a);  }}

如果我們從低精度類型轉換成高精度類型，則不存在信息損失的顧慮。這樣的變換叫做寬松變換(widening conversion)。我們不需要顯示的要求類型轉換，Java可以自動進行:

public class Test{  public static void main(String[] args)  {     int a = 3;    double b;    b = a; // widening conversion    System.out.println(a);  }}

基本類型轉換

upcast與多態

在Java中，引用也可以進行類型轉換，但是有限制。

我們可以將一個衍生類引用轉換為其基類引用，這叫做向上轉換(upcast)或者寬松轉換。下面的BrokenCup類繼承自Cup類，并覆蓋了Cup類中原有的addWater()和drinkWater()方法:

public class Test{  public static void main(String[] args)  {     Cup aCup;    BrokenCup aBrokenCup = new BrokenCup();    aCup = aBrokenCup; // upcast    aCup.addWater(10); // method binding  }}class Cup {  public void addWater(int w)   {    this.water = this.water + w;  }  public void drinkWater(int w)  {    this.water = this.water - w;  }  private int water = 0;}class BrokenCup extends Cup{  public void addWater(int w)   {    System.out.println("shit, broken cup");  }  public void drinkWater(int w)  {    System.out.println("om...num..., no water inside");  }}

程序運行結果:

shit, broken cup

在上面可以看到，不需要任何顯示說明，我們將衍生類引用aBrokenCup賦予給它的基類引用aCup。類型轉換將由Java自動進行。

我們隨后調用了aCup(我們聲明它為Cup類型)的addWater()方法。盡管aCup是Cup類型的引用，它實際上調用的是BrokenCup的addWater()方法！也就是說，即使我們經過upcast，將引用的類型寬松為其基類，Java依然能正確的識別對象本身的類型，并調用正確的方法。Java可以根據當前狀況，識別對象的真實類型，這叫做多態(polymorphism)。多態是面向對象的一個重要方面。

多態是Java的支持的一種機制，同時也是面向對象的一個重要概念。這提出了一個分類學的問題，既子類對象實際上“是”父類對象。比如一只鳥，也是一個動物；一輛汽車，也必然是一個交通工具。Java告訴我們，一個衍生類對象可以當做一個基類對象使用，而Java會正確的處理這種情況。

比如下面的繼承關系:

我們可以說用杯子(Cup)喝水(drinkWater)。實際上，喝水這個動作具體含義會在衍生類中發生很大變換。比如用吸管喝水，和從一個破杯子喝水，這兩個動作差別會很大，雖然我們抽象中都講“喝水”。我們當然可以針對每個衍生類分別編程，調用不同的drinkWater方法。然而，作為程序員，我們可以對杯子編程，調用Cup的drinkWater()方法，而無論這個杯子是什么樣的衍生類杯子。Java會調用相應的正確方法，正如我們在上面程序中看到的。

看一個更加有意義的例子，我們給Human類增加一個drink()方法，這個方法接收一個杯子對象和一個整數作為參數。整數表示喝水的水量:

public class Test{  public static void main(String[] args)  {    Human guest = new Human();    BrokenCup hisCup = new BrokenCup();    guest.drink(hisCup, 10);  }}class Human {  void drink(Cup aCup, int w)  {    aCup.drinkWater(w);  }}

程序運行結果:

shit, no water inside

我們在Human類的drink()的定義中，要求第一個參量為Cup類型的引用。但在實際運用時(Test類)，將Cup的BrokenCup衍生類對象。這實際上是將hisCup向上轉型稱為Cup類，傳遞給drink()方法。在方法中，我們調用了drinkWater()方法。Java發現這個對象實際上是BrokenCup對象，所以實際調用了BrokenCup的相應方法。

downcast

我們可以將一個基類引用向下轉型(downcast)成為衍生類的引用，但要求該基類引用所指向的對象，已經是所要downcast的衍生類對象。比如可以將上面的hisCup向上轉型為Cup類引用后，再向下轉型成為BrokenCup類引用。

Object類型

Java中，所有的類實際上都有一個共同的繼承祖先，即Object類。Object類提供了一些方法，比如toString()。我們可以在自己的類定義中覆蓋這些方法。